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關于配電網無功補償方案比較及補償應注意的問題


關于配電網無功補償方案比較及補償應注意的問題


一、前言


  無功補償是電力部門和用戶共同關注的問題,合理選擇無功補償方案和補償容量,能有效提高系統的電壓穩定性,保證電網的電壓質量,提高發輸電設備的利用率,降低有功線損和減少發電費用。

  由于配電網的規模巨大,因此配電網無功補償對降損節能,改善電壓質量意義重大。本文結合當前人們關注的電網無功補償問題,重點分析、比較了配電網常用無功補償方案特點,并通過對無功補償應用技術的分析,提出了配電網無功補償工程應注意問題和相關建議。

二、配電網無功補償方案比較


  配電網無功補償方案有變電站集中補償、配電變低壓補償、配電線路固定補償和用電設備分散補償,我們重點說一說配電網中的無功補償。


  1.配電變低壓補償

  配電變低壓補償是目前應用最普遍的補償方法。由于用戶的日負荷變化大,通常采用微機控制、跟蹤負荷波動分組投切電容器補償,總補償容量在幾十至幾百千乏不等。目的是提高專用變用戶功率因數,實現無功的就地平衡,降低配電網損耗和改善用戶電壓質量。配變低壓無功補償的優點是補償后功率因數高、降損節能效果好。但由于配電變壓器的數量多、安裝地點分散,因此補償工程的投資較大,運行維護工作量大,也因此要求廠家要盡可能降低裝置的成本,提高裝置的可靠性。低壓補償裝置安裝地點分散、數量大,運行維護是補償工程需要重點考慮的問題;另外,配電系統負荷情況復雜,系統可能存在諧波、三相不平衡,以及防止出現過補償等問題。


  2.配電線路固定補償


  大量配電變壓器要消耗無功,很多公用變壓器沒有安裝低壓補償裝置,造成的很大無功缺額需要變電站或發電廠承擔,大量的無功沿線傳輸使得配電網的網損居高難下,這種情況下可考慮配電線路無功補償,文獻提出了配電線路無功補償的必要性和方法。

  線路補償既通過在線路桿塔上安裝電容器實現無功補償。由于線路補償遠離變電站,因此存在保護難配置、控制成本高、維護工作量大、受安裝環境限制等問題。因此,線路補償的補償點不宜過多;控制方式應從簡,一般不采用分組投切控制;補償容量也不宜過大,避免出現過補償現象;保護也要從簡,可采用熔斷器和避雷器作為過電流過電壓保護。


  3.用電設備隨機補償


  在10kV以下電網的無功消耗總量中,變壓器消耗占30%左右,低壓用電設備消耗占65%以上。由此可見,在低壓用電設備上實施無功補償十分必要。從理論計算和實踐中證明,低壓設備無功補償的經濟效果最佳,綜合性能最強,是值得推廣的一種節能措施。感應電動機是消耗無功最多的低壓用電設備,故對于廠礦企業的較大容量電動機,應該實施就地無功補償,即隨機補償。與前三種補償方式相比,隨機補償更能體現以下優點:(1)線損率可減少20%;(2)改善電壓質量,減小電壓損失,進而改善用電設備啟動和運行條件;(3)釋放系統能量,提高線路供電能力。

  由于隨機補償的投資大,確定補償容量需要進行計算,以及管理體制、重視不夠和應用不方便等原因,目前隨機補償的應用情況和效果都不理想。因此,對隨機補償需加強宣傳力度,增強節能意識,同時應針對不同用電設備的特點和需要,開發研制體積小、造價低、易安裝、免維護的智能型用電設備無功補償裝置。


三、無功補償效益的簡要分析


  配變低壓無功補償能有效降低配電變及以上輸配電網的損耗。由于計算整個電網損耗涉及因素多,工作量大,下面以1000kVA變壓器為例,通過簡單計算,說明無功補償具有巨大的直接和間接效益。

  設補償前變壓器滿載運行,視在功率S=1000KVA,功率因數COSφ=0.85,年用電時間為T=3000小時,計算:1)若將COSφ提高到0.95,計算需要的補償電容器容量;2)補償前需要支付的年費用;3)補償裝置單位投資為150元/kvar,補償裝置本身損耗為3%,投資回收率為10%/年,計算補償后的年效益。根據已知條件,可計算補償前

  P1=SCOSφ1=1000×0.85=850kW

  Q1=Ssinφ1=1000×0.52678=526.78kvar1)求需要安裝的補償電容器容量x

  因裝置本身有功損耗為3%,補償后的電網無功Q2=526.78-x,要求COSφ為0.95,可求tgφ2=0.3287,于是有

  可求補償容量x=245.73≈246kvar

  補償前需要支付的年費用基本電費:一般按最大負荷收取,設每KVA收取的費用為180元/年,故有

  FJ1=180×1000=18萬元

  電量電費:設每KWh為0.4元,故有

  FD1=0.4×850×3000=102萬元

  補償前年費用:

  FZ1=FJ1+FD1=18+102=120萬元3)補償后需要支付的年費用和年效益

  補償后的視在功率和基本電費:FJ2=180×857=15.426萬元

  電量電費:FD2=0.4×(850+0.03×246)×3000=102.88萬元

  補償裝置折舊費:

  Ff=150×246×10%=0.369萬元

  補償后年費用:FZ2=FJ2+FD2+Ff=

  15.426+102.88+0.369=118.675萬元

  安裝無功補償可獲得的年效益

  △F=FZ1-FZ2=120-118.675=1.325萬元

  上面僅僅是無功補償提高功率因數角度計算的效益;如果計及降低輸配電網損耗、功率因數調整電費,以及節約建設投資、改善電壓質量等方面因素,其經濟效益更加可觀。

  電網無功補償是一項建設性的技術措施,對電網安全、優質、經濟運行有重要作用。由于篇幅限制,本文重點對配電網的無功補償技術進行了分析、探討。分析計算結果和大量工程實踐表明,雖然配變無功補償容量小、電壓低,但工程中卻有很多技術問題值得認真分析和思考;而無功補償工程是供電企業和產品廠家雙方的事情,都應充分重視解決工程中的問題。

 

來源:網絡      
 
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